Kwantyfikacja depozycji ozonu na otwartych oceanach
Ziemskie oceany, pokrywające ponad 70% powierzchni i przechowujące około 97% wody na planecie, wspierają ekosystemy morskie, wytwarzają niezbędny tlen i regulują klimat. Działają również jako naturalny pochłaniacz ozonu (O3), gazu cieplarnianego i zanieczyszczenia powietrza, który jest szkodliwy dla zdrowia ludzkiego, ekosystemów roślinnych, bezpieczeństwa żywnościowego i gospodarki. Dzieje się to poprzez suchą depozycję, czyli bezpośredni, bez udziału opadów transfer cząstek atmosferycznych i gazów na powierzchnię oceanu. „Sucha depozycja do mikrowarstwy powierzchniowej oceanu może potencjalnie zmniejszyć współczynniki mieszania ozonu na powierzchni o kilka części na miliard — wielkość, która może ograniczyć narażenie ludzi i wpływ tego gazu na ekosystemy i plony” — wyjaśnia Lucy Carpenter, profesor chemii atmosferycznej na University of York(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Przy wsparciu finansowanego ze środków UE projektu O3-SML(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Carpenter prowadzi działania mające na celu ilościowe określenie depozycji O3 nad otwartymi oceanami. Jak dodaje: „Naszym celem jest zapewnienie nowego spojrzenia na oceaniczny strumień ozonu, lepsze zrozumienie jego głównych biogeochemicznych mechanizmów kontrolnych oraz, w oparciu o to, lepsze odwzorowanie numeryczne w modelach transportu chemicznego”. Oceaniczna mikrowarstwa powierzchniowa (SML) obejmuje kilka górnych milimetrów powierzchni oceanu, w których występują duże gradienty chemiczne, fizyczne i biologiczne, które oddzielają ją od leżącej poniżej wody morskiej. Oceaniczny strumień O3 to tempo, w jakim zachodzi depozycja O3 w SML.
Połączenie eksperymentów laboratoryjnych i obserwacji terenowych
Aby osiągnąć swoje cele, projekt, który otrzymał wsparcie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), wykorzystał połączenie eksperymentów laboratoryjnych i obserwacji terenowych. Obejmowało to pomiary terenowe oceanicznych strumieni depozycji O3 za pomocą kowariancji wirowej, a także prowadzenie badań absorpcji O3 w wodzie morskiej za pomocą rur przepływowych w różnych lokalizacjach. „Nasze badanie było pierwszym, które połączyło te techniki z kompleksowymi obserwacjami biogeochemii oceanów” — zauważa Carpenter. Według Carpenter pomiar strumienia kowariancji wirowej O3 nad oceanem był szczególnie trudny. Nie tylko musiał być wykonywany za pomocą statku, ale musiał być wykonane przy bardzo niewielkiej ilości badań podstawowych, na których można było się oprzeć. „Jestem bardzo dumna, że zespół poszerzył swoje umiejętności i wiedzę specjalistyczną potrzebne do pomyślnego przeprowadzenia takich pomiarów podczas kilku rejsów badawczych i zbierania długoterminowych danych z dwóch stacji przybrzeżnych” — mówi.
Procesy oceaniczne są ważnym czynnikiem wpływającym na depozycję
Chociaż pełne wyniki projektu nie zostały jeszcze w pełni zrealizowane, oczekuje się, że zasadniczo odmienią one sposób, w jaki oceaniczne strumienie O3 są parametryzowane w globalnych modelach chemii atmosfery. „Pomiary te znacznie poprawiły dostępne szacunki obserwacyjne strumieni depozycji O3 i ujawniły, że procesy biologiczne oceanu są ważnym czynnikiem napędzającym depozycję” — podsumowuje Carpenter. Naukowcy konstruują obecnie model obliczania suchej depozycji O3 nad oceanami świata, który umożliwiłby dokładniejszą ocenę roli tego procesu w modulowaniu troposferycznych stężeń O3.